CN108840617A

CN108840617A - 利用粉煤灰的纳米无机石板材及其生产方法

Info

Publication number: CN108840617A
Application number: CN201811004945.5A
Authority: CN
Inventors: 梁钟瑞
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-08-30
Filing date: 2018-08-30
Publication date: 2018-11-20

Abstract

本发明涉及一种利用粉煤灰的纳米无机石板材及其生产方法。纳米无机石板材以天然石材废料或石英砂为骨料，硅酸钠溶液激发粉煤灰生成的聚合物作为无机胶粘剂，主要原料包含粉煤灰、纳米活性微粉、硅酸碱溶液、石材骨料以及无机颜料等。制备方法：首先将粉煤灰、纳米活性微粉、石材骨料、色粉混合搅拌均匀，之后加入硅酸钠溶液搅拌均匀，然后布料、真空下振动并压制成型、固化、抛光、渗硅，最终制得纳米无机石板材。本发明提供的纳米无机石板材不仅具有树脂型人造石的装饰性，而且无毒环保、利用固废、成本低、耐酸碱腐蚀、耐高温；此外，其还具备不变形、耐久性和耐紫外线等优势，适合室外场合使用。

Description

利用粉煤灰的纳米无机石板材及其生产方法

技术领域

本发明涉及固体废弃物综合利用领域和人造石材技术领域，具体涉及一种利用粉煤灰的纳米无机石板材及其生产方法。

背景技术

众所周知，粉煤灰的综合利用是解决电厂、冶炼企业污染环境、造成安全隐患的有效途径。全国使用煤炭火力发电的比例高，产生的粉煤灰的量非常大，粉煤灰是火力发电的必然产物，每消耗4吨煤就会产生1吨粉煤灰。中国的火电装机容量从2002年起呈现出爆炸式的增长，因此，粉煤灰排放也成倍增长。据统计，中国粉煤灰产量达到了5亿吨；其中，仅产煤区淮南市境内每年排放的粉煤灰高达200万吨，严重污染环境。因此，如果能够提供方法合理利用上述粉煤灰，将有效减少其由于堆存造成的对土壤、大气、水质等环境影响和对人体健康的危害。

石材由于特殊的装饰效果一直广受欢迎，目前市场上装饰装修用的石材主要包括有机人造石和天然石两类，但天然石材由于资源有限及开采环境破坏严重，已经难以满足需求。有机人造石包含人造岗石和人造石英石，其均以不饱和聚脂树脂为胶粘剂，具有抗折高、加工性能好、装饰性好、抗污能力强等特点，应用于厨卫等室内装饰工程中。然而，有机人造石材在生产过程中存在有刺激性气味、有毒等问题，在使用过程中存在抗高温性能差、抗老化性能差、容易变形等问题，不能用于温度高的地方，防火等级要求高的公共场所，以及紫外线照射、冷热交替的室外环境等。

综上，提供一种综合利用粉煤灰生产高档石材的方法将有效解决上述问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明旨在提供一种利用粉煤灰的纳米无机石板材及其生产方法。本发明提供的纳米无机石材，以纳米活性微粉做促进剂，硅酸钠溶液激发粉煤灰反应生成的聚合物作为无机胶粘剂，资源广泛，并且利用固弃物生产新型建材，环保节能。此外，本发明纳米无机石材主要含有粉煤灰、纳米活性微粉、硅酸碱溶液、石材骨料和无机颜料等，无毒环保、利用固废、成本低、物理性能优异、装饰效果好，且成功量产。

为此，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种纳米无机石板材，以天然石材废料或石英砂为骨料，过量的粉煤灰为填充料，再利用纳米活性微粉做促进剂，硅酸钠溶液激发粉煤灰生成的聚合物作为无机胶粘剂，真空振动并压制而成，得到以Al-O-Si四面体分子结构为主的纳米无机石板材。

优选地，纳米无机石板材的原料组分按重量份计，包括：粉煤灰20～50重量份、纳米活性微粉10～30重量份、硅酸钠溶液10～20重量份、骨料30～70重量份和色粉0～3重量份。

优选地，骨料包含废石料、石英砂、彩砂、琥珀和贝壳中的一种或多种。

优选地，色粉选用无机色粉，粉煤灰为一级灰，纳米活性微粉的粒径≤2μm，其制备是将活性矿粉通过超细粉末磨至2μm以下，制备具有活性的纳米活性微粉，作为粉煤灰的碱激发反应的促进剂。

优选地，硅酸钠溶液的模数为1.3～1.5，利用纳米活性微粉做促进剂，硅酸钠溶液激发粉煤灰制备胶粘剂。

制备本发明纳米无机石板材是按照重量份作为配比，在生产时可按照相应的比例增大或减少，如大规模生产可以千克或以吨为单位，小规模生产也可以克为单位，质量可以增大或减小，但各组成之间的质量配比比例不变。

进一步地，本发明提供三种纳米无机石材的制备方法，尤其是三种不同的布料方式，具体内容如下。

第二方面，本发明提供一种纳米无机石板材的制备方法，包括以下步骤：S101：将粉煤灰、纳米活性微粉、级配石材骨料、A色粉混合搅拌均匀，之后加入硅酸钠溶液搅拌均匀；S102：通过皮带压辊压实，撒B色粉，再通过自动布料；之后将物料均匀布在牛皮纸上，抽真空至-0.100MPa，在真空状态下振动压制成型；S103：将压制成型的产物在夹板固化箱中90℃固化60～80min，之后冷却静置3～7天，定厚粗抛，然后渗硅，于立式风干箱中风干2h后进行细抛，最终得到纳米无机石花纹板。

第三方面，本发明提供一种纳米无机石板材的制备方法，包括以下步骤：S201：粉煤灰、纳米活性微粉、石材骨料、色粉混合搅拌均匀后，石材骨料按不同的颗粒目数进行级配，不同的彩石、琥珀、贝壳按设计要求进行颜色搭配；之后加入硅酸钠溶液搅拌均匀；S202：将S201得到的物料通过自动布料，之后将物料均匀布在牛皮纸上，抽真空至-0.100MPa，在真空状态下振动压制成型；S203：将压制成型的产物在夹板固化箱中90℃固化60～80min，之后冷却静置3～7天，定厚粗抛，然后渗硅，于立式风干箱中风干2h后进行细抛，最终得到纳米无机石花纹板。

第四方面，本发明提供一种纳米无机石板材的制备方法，包括以下步骤：S301：将粉煤灰、纳米活性微粉、石材骨料、色粉混合搅拌均匀后，级配石材骨料A色粉在1号搅拌机中干料搅拌均匀，加入硅酸钠溶液搅拌均匀，将粉煤灰、纳米活性微粉、石材骨料、色粉混合搅拌均匀后，级配石材骨料B色粉在2号搅拌机中干料搅拌均匀，加入硅酸钠溶液搅拌均匀后，然后按比例下料至混料盘中混匀，之后加入硅酸钠溶液搅拌均匀；S302：将S301得到的物料通过自动布料，之后将物料均匀布在牛皮纸上，抽真空至-0.100MPa，在真空状态下振动压制成型；S303：将压制成型的产物在夹板固化箱中90℃固化60～80min，之后冷却静置3～7天，定厚粗抛，然后渗硅，于立式风干箱中风干2h后进行细抛，最终得到纳米无机石花纹板。

优选地，布料前，先将料在行走皮带上通过压辊压实后喷浆和撒B色粉，再于自动布料机上进行自动布料过程；渗硅材料采用DPS永凝液。

优选地，纳米无机石花纹板的表面光洁度为35～50，莫氏硬度≥5，抗折强度≥18MPa。

本发明提供的上述技术方案具有以下优点：

(1)申请人经过大量研究发现：本发明提供的纳米无机石材，以纳米活性微粉做促进剂，硅酸钠溶液激发粉煤灰反应生成的聚合物作为无机胶粘剂，资源广泛，并且利用固弃物生产新型建材，环保节能。此外，本发明纳米无机石材主要含有粉煤灰、纳米活性微粉、硅酸碱溶液、石材骨料和无机颜料等，无毒环保、利用固废、成本低、物理性能优异、装饰效果好，且成功量产。

(2)本发明生产工艺中，采用优化骨料颗粒、粉煤灰、纳米活性微粉的级配，通过真空振动压制成型，以提高石材的密实度；采用加温夹板固化，保证板材的平整度和适应大工业生产；并使用渗硅处理，粉煤灰既参与反应也做粉体填充作用，从根本上解决了低聚物的使用瓶颈。此外，本发明生产工艺中使用的无机胶结剂成本非常低，纯无机材料无毒无害，制备的纳米无机石板材物理性能优异，能生产出花纹、复色、颗粒等系列装饰效果好。

(3)本发明的纳米无机石板材具耐久性能好、耐酸碱、耐高温性能，体积变形小，致密度高耐候性，抗渗透、抗污性能强，A级防火可广泛用于室内外墙、台面、飘窗、地砖、广场砖。

(4)本发明采用碱激发粉煤灰生成无机胶粘材料，且利用天然石的一些边角废料，固体废弃物再利用来源广泛，且具有环保洁能、无毒无污染、成本低廉、强度高、耐酸碱盐腐蚀能力强、耐候性能和耐久性能优异、耐高温性能好的优点。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

具体实施方式

下面将对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚的说明本发明的技术方案，因此只作为实例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规试剂商店购买得到的。以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，数据为三次重复实验的平均值或平均值±标准差。

下面结合具体实施方式进行说明：

实施例一

本实施例提供一种纳米无机石板材的制备方法，包括以下步骤：将活性矿粉通过超细磨加工得到纳米活性微粉粒径≤2μm；将10％纳米活性微粉、56％废石材颗粒及琥珀黑硅石、0.5％铁黄、0.8％的钛白粉(R902)无机色粉、20％粉煤灰通过计量输入搅拌，干料搅拌均匀后加入14％硅酸钠溶液(模数1.5)、继续搅拌均匀，通过自动布料机均匀布料，压制皮带送入压机抽真空至-0.1MPa保持2min，在真空下振动压制2min，成型2公分板材；压制完成拉板至固化炉90℃固化1小时；常温静置3天，再经过定厚、粗抛、渗硅、风干2小时，精抛，制得纳米无机石颗粒板板材。

本实施例生产出来的纳米无机石板材的抗压强度为160MPa，抗折强度为20MPa；吸水率为1.1％；密度为2.3g/cm³，莫氏硬度6，抛光后光泽度为50。

实施例二

本实施例提供一种纳米无机石板材的制备方法，包括以下步骤：将10％纳米活性微粉、36％石英石颗粒、0.8％的炭黑色粉、38％粉煤灰通过计量输入搅拌，干料搅拌均匀后加入16％硅酸钠溶液(模数1.3)、继续搅拌均匀，然后通过皮带压辊压实后，均匀撒0.05％的色粉，再通过打散通过自动布料机均匀布料，压制皮带送入压机抽真空至-0.1MPa保持2min，在真空下振动压制2min，成型2公分板材；压制完成拉板至固化炉90℃固化1小时；静置7天，再经过定厚、粗抛、渗硅、风干2小时，精抛，制得纳米无机石花纹板材。

本实施例生产出来的纳米无机石板材的抗压强度为140MPa，抗折强度为18MPa；吸水率为1.4％；密度为2.2g/cm³，莫氏硬度5，抛光后光泽度为35。

实施例三

本实施例提供一种纳米无机石板材的制备方法，包括以下步骤：A料：总重量占80％将12％活性微粉、40％石英石颗粒、0.8％的炭黑色粉、33％粉煤灰通过计量输入1号搅拌机，干料搅拌均匀后加入15％硅酸钠溶液(模数1.3)、继续搅拌均匀。B料：总重量占80％将12％活性微粉、40％石英石颗粒、1％的钛白粉(R902)，33％粉煤灰通过计量输入1号搅拌机，干料搅拌均匀后加入15％硅酸钠溶液(模数1.3)、继续搅拌均匀，同时均匀下料至混料盘，均匀混料，然后皮带输入压机抽真空至-0.1MPa保持2min，在真空下振动压制2min，成型2公分板材；压制完成拉板至固化炉90℃固化1小时；静置3天，再经过定厚、粗抛、渗硅、风干2小时，精抛，制得纳米无机石复色板材。

本实施例生产出来的纳米无机石板材的抗压强度为150MPa，抗折强度为19MPa；吸水率为1.3％；密度为2.25g/cm³，莫氏硬度5，抛光后光泽度为48。

当然，除了实施例一至实施例三列举的情况，其他处理过程中的参数、原料组分的重量百分比等也是可以的。

本发明提供的纳米无机石材，以纳米活性微粉做促进剂，硅酸钠溶液激发粉煤灰反应生成的聚合物作为无机胶粘剂，资源广泛，并且利用固弃物生产新型建材，环保节能。此外，本发明纳米无机石材主要含有粉煤灰、纳米活性微粉、硅酸碱溶液、石材骨料和无机颜料等，无毒环保、利用固废、成本低、物理性能优异、装饰效果好，且成功量产。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种纳米无机石板材，其特征在于：

所述纳米无机石板材以天然石材废料或石英砂为骨料，粉煤灰为填充料，纳米活性微粉作促进剂，硅酸钠溶液激发粉煤灰生成的聚合物作为无机胶粘剂，经真空振动并压制而成。

2.根据权利要求1所述的纳米无机石板材，其特征在于，原料组分按重量份计，包括：

粉煤灰20～50重量份、纳米活性微粉10～30重量份、硅酸钠溶液10～20重量份、骨料30～70重量份和色粉0～3重量份。

3.根据权利要求2所述的纳米无机石板材，其特征在于：

所述骨料包含废石料、石英砂、彩砂、琥珀和贝壳中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的纳米无机石板材，其特征在于：

所述色粉选用无机色粉，所述粉煤灰为一级灰，所述纳米活性微粉的粒径≤2μm。

5.根据权利要求1～4任一项所述的纳米无机石板材，其特征在于：

所述硅酸钠溶液的模数为1.3～1.5。

6.权利要求1～5任一项所述纳米无机石板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101：将粉煤灰、纳米活性微粉、级配石材骨料、A色粉混合搅拌均匀，之后加入硅酸钠溶液搅拌均匀；

S102：通过皮带压辊压实，撒B色粉，再通过自动布料；之后将物料均匀布在牛皮纸上，抽真空至-0.100MPa，在真空状态下振动压制成型；

S103：将压制成型的产物在夹板固化箱中90℃固化60～80min，之后冷却静置3～7天，定厚粗抛，然后渗硅，于立式风干箱中风干2h后进行细抛，最终得到所述纳米无机石花纹板。

7.权利要求1～5任一项所述纳米无机石板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S201：粉煤灰、纳米活性微粉、石材骨料、色粉混合搅拌均匀后，石材骨料按不同的颗粒目数进行级配，不同的彩石、琥珀、贝壳按要求进行颜色搭配；之后加入硅酸钠溶液搅拌均匀；

S202：将所述S201得到的物料通过自动布料，之后将物料均匀布在牛皮纸上，抽真空至-0.100MPa，在真空状态下振动压制成型；

S203：将压制成型的产物在夹板固化箱中90℃固化60～80min，之后冷却静置3～7天，定厚粗抛，然后渗硅，于立式风干箱中风干2h后进行细抛，最终得到所述纳米无机石花纹板。

8.权利要求1～5任一项所述纳米无机石板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S301：将粉煤灰、纳米活性微粉、石材骨料、色粉混合搅拌均匀后，级配石材骨料A色粉在1号搅拌机中干料搅拌均匀，加入硅酸钠溶液搅拌均匀，将粉煤灰、纳米活性微粉、石材骨料、色粉混合搅拌均匀后，级配石材骨料B色粉在2号搅拌机中干料搅拌均匀，加入硅酸钠溶液搅拌均匀后，然后按比例下料至混料盘中混匀，之后加入硅酸钠溶液搅拌均匀；

S302：将所述S301得到的物料通过自动布料，之后将物料均匀布在牛皮纸上，抽真空至-0.100MPa，在真空状态下振动压制成型；

S303：将压制成型的产物在夹板固化箱中90℃固化60～80min，之后冷却静置3～7天，定厚粗抛，然后渗硅，于立式风干箱中风干2h后进行细抛，最终得到所述纳米无机石花纹板。

9.根据权利要求6所述的纳米无机石板材的制备方法，其特征在于：

所述布料前，先将料在行走皮带上通过压辊压实后喷浆和撒B色粉，再于自动布料机上进行自动布料过程；

所述渗硅材料采用DPS永凝液。

10.根据权利要求6～9任一项所述纳米无机石板材的制备方法，其特征在于：

所述纳米无机石花纹板的表面光洁度为35～50，莫氏硬度≥5，抗折强度≥18MPa。